CN108808608A - 基于融冰功能的电网布置结构和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于融冰功能的电网布置结构和系统，包括提供融冰电源的变压器非融冰侧三相线路和变压器融冰侧三相线路；对变压器融冰侧三相线路通过轮流转换的方式，将三相线路中的两相分别进行两两并联，并联后的两相与非并联相组成运行回路，以降低回路阻抗，达到延长融冰距离和提升融冰速度的效果。本发明通过并联运行和缺相运行相配合的方式，有效解决了冰灾等极端天气下的融冰问题，相比三相直接短路融冰而言，本发明不仅显著延长了融冰距离，并且更加高效地提升了三相融冰速度，针对于不同电压等级输、配电线路的融冰效果均有保证，操作简单易行，安全风险低，适用范围广，极大地节省了电网企业的资产投资，因此具有很强的实用性。

Description

基于融冰功能的电网布置结构和系统

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，尤其是涉及基于融冰功能的电网布置结构和系统。

背景技术

雨雪、冰冻等极端天气对电力行业的影响不容小觑，在雪后如不能及时处理线路的结冰问题，对电网运行以及用户的供电可靠性将造成巨大影响

近几年，经过电网变压器的降压短路交流融冰和发电机交流融冰演练数次，使用这种方法进行融冰在理论上虽然具有一定的可行度，但现有技术的配变降压短路交流融冰方法仍存在如下缺点：

(1)融冰电压只有400V，按常见的履冰区域导线为LGJ70--95计算，只能融冰1.3公里左右，但实际履冰区域最常见的在2-5公里左右，融冰距离太短，要分步分段进行，耗时长，速度慢；

(2)作业工人劳动强度大，工作效率低，并且现场有结冰，作业环境差，作业安全风险大。

综上所述，现有技术中缺少一种高效的融冰手段，以满足冰灾等极端天气下的电力供给应急需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供基于融冰功能的电网布置结构和系统，通过并联运行和缺相运行相配合的方式，有效解决了冰灾等极端天气下的融冰问题，相比三相直接短路融冰而言，本发明更加高效地延长了融冰距离，提升了三相融冰速度，具有很强的实用性。

第一方面，本发明实施例提供了基于融冰功能的电网布置结构，包括变压器的非融冰侧三相线路和所述变压器的融冰侧三相线路；

对所述变压器的所述融冰侧三相线路通过轮流转换的方式，将三相线路中的两相分别进行两两并联，并联后的两相与非并联相组成运行回路，以达到延长融冰距离和提升融冰速度的效果。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述变压器的所述非融冰侧三相线路包括A相非融冰侧线路、B相非融冰侧线路和C相非融冰侧线路。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述变压器的所述融冰侧三相线路包括A相融冰侧线路、B相融冰侧线路和C相融冰侧线路。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，在对所述A相融冰侧线路进行融冰的情形下，并联所述B相融冰侧线路和所述C相融冰侧线路。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，在对所述B相融冰侧线路进行融冰的情形下，并联所述A相融冰侧线路和所述C相融冰侧线路。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，在对所述C相融冰侧线路进行融冰的情形下，并联所述A相融冰侧线路和所述B相融冰侧线路。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括：

所述A相融冰侧线路融冰时，所述变压器的B相线路缺相运行。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括：

所述B相融冰侧线路融冰时，所述变压器的A相线路缺相运行。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括：

所述C相融冰侧线路融冰时，所述变压器的B相线路缺相运行。

第二方面，本发明实施例提供了基于融冰功能的电网布置系统，包括如上所述的基于融冰功能的电网布置结构，还包括：

变压器的A相融冰侧线路、B相融冰侧线路和C相融冰侧线路轮流转换并联以提升三相融冰速度。

本发明提供了基于融冰功能的电网布置结构和系统，包括变压器非融冰侧三相线路和变压器融冰侧三相线路；对变压器融冰侧三相线路通过轮流转换的方式，将三相线路中的两相分别进行两两并联，并联后的两相与非并联相组成运行回路，以降低回路阻抗，达到延长融冰距离和提升融冰速度的效果。。本发明通过并联运行和缺相运行相配合的方式，有效解决了冰灾等极端天气下的融冰问题，相比三相直接短路融冰而言，本发明更加高效地延长了融冰距离，提升了三相融冰速度，具有很强的实用性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的变压器正常运行状态下的接线结构示意图；

图2为本发明实施例提供的A相融冰情况下的接线布局结构示意图；

图3为本发明实施例提供的B相融冰情况下的接线布局结构示意图；

图4为本发明实施例提供的C相融冰情况下的接线布局结构示意图；

图5为本发明实施例提供的降压变压器融冰线路电路示意图；

图6为本发明实施例提供的正向融冰和反向融冰示意图；

图7为本发明实施例提供的变压器缺相运行回路阻抗示意图；

图8为本发明实施例提供的三相直接短路融冰的回路阻抗示意图。

图标：

100-非融冰侧三相线路；200-融冰侧三相线路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，雨雪、冰冻等极端天气对电力行业的影响不容小觑，在雪后如不能及时处理线路的结冰问题，对电网运行以及用户的供电可靠性将造成巨大影响。

2008年的雪灾给人们留下了深刻的印象，中国南方大部分地区和西北地区东部出现了建国以来罕见的持续大范围的低温、雨雪和冰冻的极端天气，引起极为严重的冰雪灾害，冰雪灾害已经造成黔、湘、鄂、皖、苏、陕、甘等17个省(直辖市、自治区)不同程度受灾，灾民过亿。

以某地为例，受灾害影响的500kV变电站有15座全站停电，占受灾区域500kV变电站总座数的7.54％；220kV变电站有86座全站停电，占受灾区域220kV变电站总座数的5.97％。受灾害影响停运的500kV电力线路119条，占受灾区域500kV线路总条数的19.01％；受灾害影响停运的220kV线路343条，占受灾区域220kV线路总条数的9.38％。雨雪冰冻灾害造成500kV杆塔倒塔678基、受损295基，倒塔及受损塔约占受灾区域500kV杆塔总基数的0.742％；冰灾造成的220kV杆塔倒塔1432基、受损586基，倒塔及受损塔约占受灾区域220kV杆塔总基数的0.697％。

雪灾期间，南方大部分地区的气温都在±3℃左右，在这种条件下极易使电网设备产生冰冻现象。雨雪附着在电网设备表面不断形成覆冰，跨越山区的输电线路、塔杆上的覆冰现象尤为严重，华中、华东部分地区的输电线路出现了40～60mm厚的覆冰，冰冻严重时，覆冰厚度每小时就增加1mm。而根据我国输电线路的架设规范，高电压等级的线路是按30年一遇的自然灾害来设防的(考虑到节约资源和合理电价等因素)，30年一遇的雨雪冰冻的气候是指导线设防覆冰的标准不能超过10mm。也就是说，按标准设计的输电线路难于抵挡60mm厚的覆冰。当电线上缀满了沉重的冰凌后，对电线杆塔的横向拉力非常巨大，特别是在出现大风的情况下，很多导线出现了大幅度舞动，“共振”效应足以拉倒重达几十吨的钢制塔架，加剧了对输变电设备的破坏。另外，输电设备上产生覆冰后，绝缘水平大大下降，很多设备产生“冰闪”放电现象，大量设备因故障跳闸，特别是在气温回升，线路覆冰融化的过程中，极易发生线路闪络事故，对电网安全运行和可靠供电将造成严重威胁。

近几年，通过车载直流、交流短路融冰、发电机零起升流融冰等多种措施演练数次的实践证明，车载式直流融冰装置故障率较高，投资大，笨重不便搬运，使用较少；融冰变压器比较灵活，便于搬运，但现场作业量多，安全风险大；发电机与车载直流一样笨重不便搬运。使用这些方法进行融冰在理论上虽然具有一定的可行度，但现有技术的配变降压短路交流融冰方法仍不能达到令人满意的融冰效果。近年开展的配变交流融冰，基本上可以对覆冰线路进行融冰，但因融冰电压只有400V，且直接短路三相融冰，一次只能融冰1.3公里左右，但实际履冰区域最常见的在2-5KM左右，一次融冰距离太短，要分步分段进行，耗时长，速度慢，劳动强度大，工作效率低，而且现场有结冰，作业环境差，作业安全风险大。

综上所述，现有技术中缺少一种高效的融冰手段，以满足冰灾等极端天气下的电力供给应急需求。基于此，本发明实施例提供的基于融冰功能的电网布置结构和系统，可以有效解决了冰灾等极端天气下的融冰问题，通过A、B、C三相轮流转换并联，高效延长了融冰距离，并在此基础上高效提升融冰速度。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的基于融冰功能的电网布置结构进行详细介绍。

实施例一：

在本发明实施例中，变压器非融冰侧电压为提供融冰电源的电压，融冰侧提供融冰电压，这里，影响融冰距离的为融冰侧的融冰电压。但需要说明的是，非融冰侧实际上仅代表电能的输入侧，融冰侧为电源的输出侧，在实际应用中，亦可将非融冰侧作为融冰侧，也可将融冰侧所为融冰侧，即融冰侧既可为变压器的一次侧，也可为变压器的二次侧，为表述与理解的方便，本发明实施例以融冰侧作为输出融冰电压的一端来进行融冰。

基于融冰功能的电网布置结构包括变压器的非融冰侧三相线路和变压器的融冰侧三相线路；

对变压器的融冰侧三相线路通过轮流转换的方式，将三相线路中的两相分别进行两两并联，并联后的两相与另外一相组成运行回路，以降低回路阻抗，达到延长融冰距离和提升融冰速度的效果。

具体地，本发明实施例首次提出变压器缺相运行融冰方式，首次提出线路导线并联融冰技术。本发明实施例提供的融冰技术所产生的技术效果主要体现在两方面，其一延长了融冰距离，其二提高了融冰速度。首先，在融冰距离方面，主要是将融冰线路的三相导线其中两相并联，再与非并联相组成回路，变压器缺相运行，非并联相导线融冰温升快。设融冰三相线路阻抗均为R，则并联导线阻抗为0.5R，再与非并联相串联组成回路，则回路总阻抗为1.5R，(参见图7)若三相直接短路融冰，则同一回路阻抗为2R，总回路阻抗为√3R(参见图8)，相比并联导线融冰降低了阻抗1.33倍，融冰距离与导线阻抗成反比，即相比于三相直接短路融冰距离延长了1.33倍；其次，在融冰速度方面，A、B、C三相轮流转换并联，如：融A相时，BC两相并联也同时在融，转为融B相时，AC两相并联也同时在融，以此类推，保证了融冰的对称性，并且在延长融冰距离的基础上有效提升了融冰速度，因此三相融冰速度均有所提升。

需要说明的是，在进行并联接线后，相隔预设时间对A、B、C三相进行轮流转换并联，从而提升三相融冰速度。这里的具体预设时间将根据当地的实际情况，冰的厚度、电网的电压等级等因素决定，但整体方案与现有技术相比，不受环境的约束，各类不同因素的变化并不会影响本发明实施例的技术效果，在融冰距离、融冰速度方面均有显著提升。

如图1所示为正常运行状态下的变压器接线布局电路图。

根据本发明的示例性实施例，变压器的非融冰侧三相线路100包括A相非融冰侧线路、B相非融冰侧线路和C相非融冰侧线路。

根据本发明的示例性实施例，变压器的融冰侧三相线路200包括A相融冰侧线路、B相融冰侧线路和C相融冰侧线路。

根据本发明的示例性实施例，参照图2，在对A相融冰侧线路进行融冰的情形下，并联B相融冰侧线路和C相融冰侧线路。

具体地，在A相融冰时，变压器融冰侧的B相导线与C相导线(B相缺相)并联相接，与A相组成单相交流融冰。

根据本发明的示例性实施例，参照图3，在对B相融冰侧线路进行融冰的情形下，并联A相融冰侧线路和C相融冰侧线路。

具体地，在B相融冰时，变压器融冰侧的A相导线与C相导线(A相缺相)并联相接，与B相组成单相交流融冰。

根据本发明的示例性实施例，参照图4，在对C相融冰侧线路进行融冰的情形下，并联A相融冰侧线路和B相融冰侧线路。

具体地，在C相融冰时，变压器融冰侧的A相导线与B相导线(B相缺相)并联相接，与C相组成单相交流融冰。

本发明实施例提供的电网融冰接线布局解耦股，通过将融冰线路的三相导线其中两相并联与非并联相组成回路，接于变压器融冰侧的两相，使其缺相运行，并联导线可降低阻抗，从而延长融冰距离，需要说明的是，本实施新型实施例提供的技术方案不仅适用于配电网，在任何电压等级的输电线路均可应用，采用本发明实施例的技术方案融冰距离与施加给线路的融冰电压大小成正相关，施加给线路的融冰电压越高融冰距离越长。根据本发明的示例性实施例，还包括：

如图2所示，A相融冰侧线路融冰时，变压器的B相线路缺相运行。

根据本发明的示例性实施例，还包括：

如图3所示，B相融冰侧线路融冰时，变压器的A相线路缺相运行。

根据本发明的示例性实施例，还包括：

如图4所示，C相融冰侧线路融冰时，变压器的B相线路缺相运行。

本发明实施例提供了基于融冰功能的电网布置结构，包括变压器的非融冰侧三相线路和变压器的融冰侧三相线路；对变压器的融冰侧三相线路通过轮流转换的方式，将三相线路中的两相分别进行两两并联，并联后的两相与非并联相组成运行回路，以延长线路的融冰距离。本发明不仅延长了融冰距离，并提升了三相融冰速度，融冰距离与变压器施加在融冰线路上的电压高低成正相关，针对于不同电压等级输、配电线路的融冰效果均有保证，操作简单易行，安全风险低，适用范围广，环境影响少，极大地节省了电网企业的资产投资，因此具有很强的实用性。

实施例二：

参照图5所示，以10kv/0.4kv配变作为融冰变压器，0.4kv为融冰电压，融冰导线为LGJ-70，导线阻抗为0.587Ω/km，配变容量为200KVA，三相直接短路满负荷融冰，融冰距离为1.36km，原理如图8所示。

本发明基于融冰功能的电网布置系统包括如上所述的基于融冰功能的电网布置结构，还包括：

变压器的A相融冰侧线路、B相融冰侧线路和C相融冰侧线路轮流转换并联降低回路总阻抗，以延长导线的融冰距离1.33倍，融冰距离由原来的1.36km延长至1.8km，原理如图7所示。需要说明的是，针对于不同的导线阻抗，融冰距离也不尽相同，具体可参见表1。

表1以200KVA配变为融冰变压器比较各种导线融冰距离

在融冰速度方面，A、B、C三相轮流转换并联，如：融A相时，BC两相并联也同时在融，转为融B相时，AC两相并联也同时在融，以此类推，保证了融冰的对称性，并且在延长融冰距离的基础上有效提升了融冰速度，因此三相融冰速度均有所提升。

图6展示的是正向融冰和反向融冰示意图。若融冰配变是环网供电，即有双向电源供电。正向融冰正如图5一样采用并联导线融冰技术，以导线为LGJ-70计算可融1.8km，反向融冰即融冰变压器位置不变，相对正向融冰而言，将融冰变压器高低压侧反接，接反向电源，进行反向融冰，融冰效果和距离与正向一样，正反向叠加可延长融冰距离2倍，再叠加导线并联融冰技术可延长融冰距离2.66倍,具体可参见表1。

本发明有益的效果是：

(1)延长了融冰距离：本发明通过并联和缺相运行相结合的方式，显著延长了非并联相的融冰距离，并且通过轮流转换的方式保证了三相的对称融冰，融冰效果显著提升。

(2)提高了融冰速度：本发明的非并联相在显著提升融冰效果的同时，实际上并联相的线路也同时在进行融冰，因此节省了融冰时间，提高了融冰速度。

(3)作业量小，安全风险低：本发明相比于现有技术的作业量显著降低，利用变压器非融冰侧的电能以及融冰侧的接线结构即可进行融冰操作，安全风险降低。

(4)投资少，应用范围广泛：融冰方案简单易行，无需额外添加过多的电力设备，投资相比于现有技术更加节约，节省了电网企业的固定资产投资；并且，对于输电线路和配电线路均适用，应用范围极其广泛。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于融冰功能的电网布置结构，其特征在于，包括变压器的非融冰侧三相线路和所述变压器的融冰侧三相线路；

对所述变压器的所述融冰侧三相线路通过轮流转换的方式，将三相线路中的两相分别进行两两并联，并联后的两相与非并联相组成运行回路以达到延长融冰距离和提升融冰速度的效果。

2.根据权利要求1所述的基于融冰功能的电网布置结构，其特征在于，所述变压器的所述非融冰侧三相线路包括A相非融冰侧线路、B相非融冰侧线路和C相非融冰侧线路。

3.根据权利要求1所述的基于融冰功能的电网布置结构，其特征在于，所述变压器的所述融冰侧三相线路包括A相融冰侧线路、B相融冰侧线路和C相融冰侧线路，融冰过程包括主融冰和辅融冰。

4.根据权利要求3所述的基于融冰功能的电网布置结构，其特征在于，在对所述A相融冰侧线路进行所述主融冰的情形下，并联所述B相融冰侧线路和所述C相融冰侧线路以同时进行所述辅融冰。

5.根据权利要求3所述的基于融冰功能的电网布置结构，其特征在于，在对所述B相融冰侧线路进行所述主融冰的情形下，并联所述A相融冰侧线路和所述C相融冰侧线路以同时进行所述辅融冰。

6.根据权利要求3所述的基于融冰功能的电网布置结构，其特征在于，在对所述C相融冰侧线路进行所述主融冰的情形下，并联所述A相融冰侧线路和所述B相融冰侧线路以同时进行所述辅融冰。

7.根据权利要求4所述的基于融冰功能的电网布置结构，其特征在于，还包括：

所述A相融冰侧线路融冰时，所述变压器的B相融冰侧线路缺相运行。

8.根据权利要求5所述的基于融冰功能的电网布置结构，其特征在于，还包括：

所述B相融冰侧线路融冰时，所述变压器的A相融冰侧线路缺相运行。

9.根据权利要求6所述的基于融冰功能的电网布置结构，其特征在于，还包括：

所述C相融冰侧线路融冰时，所述变压器的B相融冰侧线路缺相运行。

10.一种基于融冰功能的电网布置系统，其特征在于，包括如权利要求1至权利要求9任一项所述的基于融冰功能的电网布置结构，还包括：

变压器的A相融冰侧线路、B相融冰侧线路和C相融冰侧线路轮流进行融冰操作。